Fluxonium Qubit: Збереження інформації на 10 разів довше – революційний крок у квантових обчисленнях

Надпровідна квантова технологія давно обіцяла подолати розрив між існуючими електронними пристроями та делікатним квантовим ландшафтом за їх межами. На жаль, протягом останнього десятиліття прогрес у забезпеченні стабільності критичних процесів застопорився.

Тепер нарешті зроблено значний крок вперед: дослідники з Університету Меріленда створили надпровідні кубіти, які служать у 10 разів довше, ніж раніше.

Що робить кубіти такими корисними в обчисленнях, так це той факт, що їх квантові властивості переплітаються таким чином, що є математично зручним для короткої роботи над певними складними алгоритмами, витрачаючи хвилини на вирішення певних проблем, на які в інших технологіях знадобилися б десятиліття або більше.

На жаль, ці критичні властивості не просто сплутуються з іншими кубітами – вони можуть взаємодіяти з будь-чим у своєму середовищі, часто до того, як їхню цінну інформацію можна буде виміряти.

Тепер дослідники створили те, що називається кубітом флуксонію, який може зберігати інформацію протягом 1,43 мілісекунди. Це може здатися надкоротким проміжком часу, але це 10-кратне оновлення попереднього рекорду .

Існує більше одного способу створення кубіта, і кожен підхід має своїх прихильників.

Флюксоній — це свого роду кубіт, заснований на операціях на важливих переходах у надпровідному ланцюзі.

Однією великою перевагою використання надпровідних систем для вимірювання квантових властивостей електронів є те, що вони вже засновані на електронних схемах – тому ми маємо великий досвід створення.

Це одна з причин того, що кубіти флуксонію теоретично краще підходять для великих систем і обмеження помилок. Але досі час когерентності (час, протягом якого дані можуть бути занесені в журнал) був надто малим, щоб бути корисним.

Цей останній прогрес повертає флуксонієві кубіти в роботу з трансмон-кубітами, які є типом надпровідних кубітів, які зараз віддають перевагу Google і IBM для своїх квантових комп’ютерів .

«Примітно, що навіть у діапазоні мілісекунд час когерентності обмежений поглинанням матеріалу і може бути додатково покращений за допомогою більш ретельного виготовлення», — пишуть дослідники у своїй опублікованій статті.

«Наша демонстрація може бути корисною для придушення помилок у квантових процесорах наступного покоління».

Іншими словами, дослідники впевнені, що флуксонієві кубіти можуть піти ще далі з точки зору когерентності та стабільності. Це буде важливо, оскільки вчені прагнуть розширити свої квантові обчислювальні системи за допомогою різноманітних показників.

Ключем до покращення тут були налаштування робочої частоти та параметрів схеми, які збільшили час релаксації кубіта: час, коли він проходить між своїми можливими станами, протягом якого дані можуть реєструватися.

Очевидно, що ще багато чого потрібно зробити, щоб підготувати кубіти до практичного використання – наприклад, у більшості випадків вони все ще потребують наднизьких температур для роботи – але якщо ми стрибаємо вперед у 10 разів з кожним новим дослідженням, наші Майбутнє квантових обчислень може настати швидше, ніж ми думаємо.

«Потрібно багато роботи, щоб створити великомасштабні надпровідні процесори з часом когерентності в мілісекундах, і наше прикладне дослідження демонструє короткострокову здійсненність цієї мети», — пишуть дослідники.

Дослідження опубліковано в Physical Review Letters .